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Comunicación a través de la red

Aspectos básicos de networking: Capítulo 2

Elaboradas por: Mendoza Vazquez Raymundo

2© 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public

Objetivos Describir la estructura de una red, incluidos los

dispositivos y los medios necesarios para obtener comunicaciones satisfactorias.

Explicar la función de los protocolos en las comunicaciones de red.

Explicar las ventajas de la utilización de un modelo en capas para describir la funcionalidad de red.

Describir la función de cada capa en dos modelos de red reconocidos: el modelo TCP/IP y el modelo OSI.

Describir la importancia de los esquemas de direccionamiento y denominación en las comunicaciones de red.


PLATAFORMA PARA LAS COMUNICACIONES

Elementos de la comunicación

Comunicación de mensajes

Componentes de una Red

Dispositivos Finales e Intermediarios

Medios de Red


Elementos de la comunicación

1. El origen del mensaje o emisor (Personas o dispositivos electrónicos)

2. El canal (los medios que proporcionan el camino por el que el mensaje viaja)

3. El destino del mensaje o receptor (recibe el mensaje y lo interpreta)Una RED se refiere a datos o información capaces de transportar diversos tipos de comunicaciones


Comunicación de Mensajes

La división del stream de datos en partes más pequeñas se denomina segmentación.

Beneficios de la segmentación de mensajes:1. se pueden entrelazar diversas conversaciones en la red (Multiplexación)

2. aumenta la confiabilidad de las comunicaciones de red.


Comunicación de MensajesSegmentación y multiplexación agrega un nivel de complejidad al proceso.

Ejemplo:

Supongamos que tuviera que enviar una carta de 100 páginas, pero en cada sobre sólo cabe una.

El proceso de:– Escribir la dirección, – etiquetar, – enviar, – recibir y– abrir los cien sobres

requerirá mucho tiempo tanto para el remitente como para el destinatario.

En las comunicaciones de red, cadasegmento del mensaje debe seguir unproceso similar para asegurar que llegueal destino correcto y que puede volverse aensamblar en el contenido del mensajeoriginal.


Componentes de la red

Hardware

(Elementos Físicos de la Red)I. DispositivosII. Medios

•Cable•Inalambricos

Software

(Programas de Comunicación)Servicios - AplicacionesProcesos - Redireccionan los mensajes


Dispositivos FinalesConstituyen la interfaz entre la red humana y la red de comunicación subyacente (Generan el flujo se datos). También se les denominan Hosts.

Funciones:Cliente – Solicitan y muestran la información obtenida del servidor. Servidor – Proporcionan información y servicios Cliente y servidor

Ejemplos:– Computadoras– Impresoras de red– Teléfonos VoIP– Cámaras de seguridad– Dispositivos móviles de mano


Dispositivos IntermediariosFunciones:

i. Re-temporizar y retransmitir las señales de datosii. Administrar el flujo de datos a través de la red.iii. Regenerar y re-transmitr señales de datos.iv. Mantener información sobre qué rutas existen a través de la red y de la internetwork,v. Notificar a otros dispositivos los errores y las fallas de comunicación.vi. Direccionar datos por rutas alternativas cuando existen fallas en un enlace.vii. Clasificar y direccionar mensajes según las prioridades de QoS.viii. permitir o denegar el flujo de datos en base a configuraciones de seguridad.

Ejemplos: Dispositivos de acceso a la red (hubs, switches y puntos de acceso inalámbricos) Dispositivos de internetworking (routers). Servidores de comunicación y módems. Dispositivos de seguridad (firewalls).


Medios de Red

Interconectan los dispositivos y proporcionar la ruta por la cual pueden transmitirse los datos.

Tipos:– Hilos metálicos dentro de los cables.

– Fibras de vidrio o plásticas (cable de fibra óptica).

– Transmisión inalámbrica.


Medios de Red(Codificación y Criterios de Elección)

CodificaciónI. En los hilos metálicos, los datos se codifican dentro de impulsos

eléctricos que coinciden con patrones específicos. II. Las transmisiones por fibra óptica dependen de pulsos de luz, dentro de

intervalos de luz visible o infrarroja. III. En las transmisiones inalámbricas, los patrones de ondas

electromagnéticas muestran los distintos valores de bits.

Los criterios de elección son: La distancia en la cual el medio puede transportar exitosamente una

señal, El ambiente en el cual se instalará el medio, La cantidad de datos y la velocidad a la que se deben transmitir, y El costo del medio y de la instalación.


TIPOS DE REDES

LAN

WAN

Internetworks

Representaciones de Red


Redes de Area Local (LAN)Las infraestructuras de red pueden variar en gran medida en términos de:

oel tamaño del área cubierta,ola cantidad de usuarios conectados, yola cantidad y tipos de servicios disponibles.

Una LAN es una red utilizada en un hogar, un edificio o un campus.•Está administrada por una organización única.

•El control administrativo que rige las políticas de seguridad y control de acceso está implementado en el nivel de red.


Redes de Area Amplia (WAN)

El TSP (Proveedor de Servicio de Telecomunicaciones) interconecta las LAN en las distintas ubicaciones.

En las WAN aunque la organización mantiene todas las políticas y la administración de las LAN en ambos extremos de la conexión, las políticas dentro de la red del proveedor del servicio de comunicaciones son controladas por el TSP.


Se puede definir como un entramado global de redesinterconectadas (Internetwork).

Se crea por la interconexión de redes que pertenecen a losProveedores de servicios de Internet (ISP).

Internet

Intranet

El término intranet se utiliza generalmente para referirse a una

conexión privada de algunas LAN y WAN que pertenecen a una

organización y que está diseñada para que puedan acceder solamente

los miembros y empleados de la organización u otros que tengan

autorización.


Representaciones de RedTarjeta de interfaz de red (NIC) o adaptador LAN:

Proporciona la conexión física con la red en la computadora personal u otro dispositivo host. El medio que conecta la computadora personal con el dispositivo de red se inserta directamente en la NIC.

Puerto físico:

Conector o toma en un dispositivo de red en el cual el medio se conecta con un host o con otro dispositivo de red.

Interfaz:

Puertos especializados de un dispositivo de internetworking que se conecta con redes individuales.

Puesto que los routers se utilizan para interconectar redes, los puertos de un router se conocen como interfaces de red.


PROTOCOLOS

Reglas que rigen las comunicaciones

Protocolos de Red

Suites de Protocolos y estándares

Protocolos independientes de la tecnología.


La función del protocolo en las comunicaciones de red La importancia de los protocolos y la forma en la que

se utilizan para facilitar la comunicación a través de redes de datos

Un protocolo es un conjunto de reglas predeterminadas


La función del protocolo en las comunicaciones de red Explique los protocolos de red

–Los protocolos de red se utilizan para permitir una comunicación satisfactoria entre los distintos dispositivos–Definen la estructura de la PDU especifica de la capa–Requieren encapsulamiento según la capa–Describen las funciones necesarias para las comunicaciones entre capas


Reglas que rigen las comunicacionesSuite de Protocolos: Un grupo de protocolos interrelacionados que son necesarios para realizar una función de comunicación.

–Estos protocolos se implementan en el SW y HW que está cargado en cada host y dispositivo de red.

Los protocolos se muestran como una jerarquía en capas, donde cada servicio de nivel superior depende de la funcionalidad definida por los protocolos que se muestran en los niveles inferiores.Un estándar es un proceso o protocolo que ha sido aprobado por la industria de networking y ratificado por una organización de estándares:

– como el Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) o el Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF).


Protocolos de Red

Las suite de protocolos de networking describen procesos como los siguientes:

a) El formato o estructura del mensaje,

b) El método por el cual los dispositivos de networking comparten información sobre rutas con otras redes,

c) Cómo y cuando se pasan los mensajes de error y del sistema entre dispositivos, o

d) El inicio y terminación de las sesiones de transferencia de datos.


Protocolos de Red

Formato

Proceso


Protocolos de Red

Mensajes de Error

Terminación


Interacción de ProtocolosProtocolo de aplicaciónHTTP:

–Regula la forma en que interactúan un servidor Web y un cliente Web.

–Define el contenido y el formato de las solicitudes y respuestas intercambiadas entre el cliente y el servidor.

–Se basa en otros protocolos para regir de qué manera se transportan los mensajes entre el cliente y el servidor

Protocolo de transporte:TCP:

–Administra las conversaciones individuales entre servidores Web y clientes Web.

–Divide los mensajes HTTP en pequeñas partes, denominadas segmentos, para enviarlas al cliente de destino.

–Controla el tamaño y los intervalos a los que se intercambian los mensajes entre el servidor y el cliente.


Interacción de ProtocolosProtocolo de internetwork

IP:– Es responsable de tomar los

segmentos formateados del TCP, encapsularlos en paquetes,

–Asignar las direcciones correctas –Seleccionar la mejor ruta hacia el

host de destino.

Protocolos de acceso a la red:Estos protocolos describen dos funciones principales: i. Administración de enlace de datos ii. Transmisión física de datos en los

medios. Los protocolos de administración de

enlace de datos toman los paquetes IP y los formatean para transmitirlos por los medios.

Los estándares y protocolos de los medios físicos rigen de qué manera se envían las señales por los medios y cómo las interpretan los clientes que las reciben.

Los transceptores de las tarjetas de interfaz de red implementan los estándares apropiados para los medios que se utilizan.


Protocolos independientes de la tecnologiaVarios tipos de dispositivos pueden comunicarse mediante el mismo conjunto de protocolos.

Esto se debe a que los protocolos especifican la funcionalidad de red y no la tecnología subyacente que soporta dicha funcionalidad


USO DE MODELOS EN CAPAS

Beneficios

Modelos de Protocolo y de Referencia

Modelo TCP/IP

Proceso de Comunicación

Unidades de datos de Protocolo (PDU) y Encapsulación

Proceso de Envio y recepción

Modelos OSI

Comparación OSI vs. TCP/IP


Beneficios del uso de un modelo en capasUn modelo en capas muestra el funcionamiento de los protocolos que se produce dentro de cada capa, como así también la interacción de las capas sobre y debajo de él.

Beneficios:Asiste en el diseño del protocolosFomenta la competenciaEvita que los cambios en la tecnología afecten otras capas superiores e inferiores. Proporciona un lenguaje común para describir las funciones y capacidades de red.


Modelos de Protocolos y ReferenciaModelo de Protocolo Proporciona un modelo que coincide fielmente

con la estructura de una suite de protocolo en particular.

El conjunto jerárquico de protocolos relacionados en una suite representa típicamente toda la funcionalidad requerida para interconectar la red humana con la red de datos.

Modelo de Referencia Proporciona una referencia común para

mantener consistencia en todos los tipos de protocolos y servicios de red.

No está pensado para ser una especificación de implementación ni para proporcionar un nivel de detalle suficiente para definir de forma precisa los servicios de la arquitectura de red.

El propósito principal de un modelo de referencia es asistir en la comprensión más clara de las funciones y los procesos involucrados.


Modelo TCP/IP

Se creó a principios de la década de los setenta y se conoce con el nombre de modelo de Internet.

Define cuatro categorías de funciones que deben tener lugar para que las comunicaciones sean exitosas..

TCP/IP es un estándar abierto, una compañía no controla la definición del modelo.

Las definiciones del estándar y los protocolos TCP/IP se explican en un foro público y se definen en un conjunto de documentos disponibles al público. Estos documentos se denominan Solicitudes de comentarios (RFCS).

Contienen las especificaciones formales de los protocolos de comunicación de datos y los recursos que describen el uso de los protocolos.


Proceso de Comunicación1. Creación de datos en la capa de aplicación del dispositivo final origen.

2. Segmentación y encapsulación cuando pasan por el stack de protocolos en el dispositivo final de origen

3. Generación de datos sobre el medio

4. Transporte de los datos a través de la internetwork

5. Recepción de los datos en la capa de acceso a la red del dispositivo final de destino

6. Desencapsulación y rearmado de datos al pasar por stack de protocolos en dispositivo final

7. Traspaso de datos a la capa de aplicación


PDU y EncapsulaciónLa forma que adopta una sección de datos en cualquier capa se denomina

Unidad de datos del protocolo (PDU).

La encapsulación permite:-Identificar las partes de datos como parte de la comunicación-Que las partes de datos puedan enviarse al dispositivo final

Datos: PDU en la capa deaplicación.

Segmento: PDU de la capa detransporte.

Paquete: PDU de la capa deInternetwork.

Trama: PDU de la capa deacceso a la red.

Bits: una PDU que se utilizacuando se transmitenfísicamente datos a través de unmedio.


Proceso de Envio y Recepción


Modelo OSI Proporciona una amplia lista de funciones y servicios que pueden producirse en cada capa.

Describe la interacción de cada capa con las capas directamente por encima y por debajo de él.


Comparación modelos TCP/IP y OSI Las Capas OSI 1 y 2 analizan los procedimientos

necesarios para tener acceso a los medios y losmedios físicos para enviar datos por una red.

La Capa 3 del modelo OSI, la capa Red, seutiliza casi universalmente para analizar ydocumentar el rango de los procesos que seproducen en todas las redes de datos paradireccionar y enrutar mensajes a través de unainternetwork.

La Capa 4, la capa Transporte del modelo OSI,con frecuencia se utiliza para describir servicios ofunciones generales que administranconversaciones individuales entre los hosts deorigen y de destino.

Las Capas 5, 6 y 7 del modelo OSI se utilizancomo referencias para proveedores yprogramadores de software de aplicación parafabricar productos que necesitan acceder a lasredes para establecer comunicaciones.


Esquemas de direccionamiento y denominación

El modelo OSI describe los procesos de codificación, formateo, segmentación y encapsulación de datos para transmitir por la red.

Un flujo de datos que se envía desde un origen hasta un destino se puede dividir en partes y entrelazar con los mensajes que viajan desde otros hosts hacia otros destinos.

Existen varios tipos de direcciones que deben incluirse para entregar satisfactoriamente los datos desde una aplicación de origen que se ejecuta en un host hasta la aplicación de destino correcta que se ejecuta en otro.

Al utilizan el modelo OSI como guía, se pueden observar las distintas direcciones e identificadores necesarios en cada capa.


Envio de datos al dispositivo finalMAC (Dir. Física)

IP (Dir. Lógica)

Número de puerto:

Identificar dispositivos.

Enrutar los datos a través de la red. Identificar dispositivos.

Identificar los proceso o servicios que se comunican dentro de los dispositivos

finales

2

3

4

Concepto Capa Sirve para


Transporte de Datos a través de Internetwork Los protocolos de Capa 3 están diseñados principalmente para mover datos desde

una red local a otra red local dentro de una internetwork.

Mientras las direcciones de Capa 2 sólo se utilizan para comunicar entre dispositivos de una red local única, las direcciones de Capa 3 deben incluir identificadores que permitan a dispositivos de red intermediarios ubicar hosts en diferentes redes.

En la suite de protocolos TCP/IP, cada dirección IP host contiene información sobre la red en la que está ubicado el host.


Transporte de Datos a través de Internetwork En los límites de cada red local, un dispositivo de red intermediario, por lo general

un router, desencapsula la trama para leer la dirección host de destino contenida en el encabezado del paquete, la PDU de Capa 3.

Los routers utilizan la porción del identificador de red de esta dirección para determinar qué ruta utilizar para llegar al host de destino.

Una vez que se determina la ruta, el router encapsula el paquete en una nueva trama y lo envía por su trayecto hacia el dispositivo final de destino. Cuando la trama llega a su destino final, la trama y los encabezados del paquete se eliminan y los datos se suben a la Capa 4.


Envió de datos a la aplicación correcta


Resumen


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